精益生產(chǎn)的延伸—精益設(shè)計(jì)
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1 引言
精益生產(chǎn)源于日本豐田管理方式(Toyota Production Systern，TPS)，它的核心思想是消除浪費(fèi)、持續(xù)改善。它融合了單件生產(chǎn)方式及大規(guī)模生產(chǎn)方式各自的優(yōu)點(diǎn)，并同時(shí)避免了前者高成本的不足及后者低柔性的缺點(diǎn)。豐田公司正是憑借這種獨(dú)特的管理方式取得了驕人的業(yè)績(jī)。2007年，豐田的產(chǎn)量已超過(guò)通用，成為全球第一大汽車制造商，在全球170多個(gè)國(guó)家的年汽車銷售量超過(guò)937萬(wàn)輛；2007年度，豐田的利潤(rùn)約合150億美元，而通用、福特的利潤(rùn)均為負(fù)值。精益生產(chǎn)是一種被實(shí)踐證明了的科學(xué)的管理理念，并逐漸被越來(lái)越多的企業(yè)所學(xué)習(xí)和借鑒。為提升競(jìng)爭(zhēng)力，我國(guó)部分企業(yè)于上世紀(jì)80年代末開(kāi)始學(xué)習(xí)豐田生產(chǎn)方式，一汽集團(tuán)、上海大眾、東風(fēng)汽車等企業(yè)先后進(jìn)行了精益生產(chǎn)的應(yīng)用與推廣。在20多年的摸索實(shí)踐中，部分企業(yè)取得了明顯的成績(jī)，但仍有不少企業(yè)未能取得滿意的效果，其主要原因在于不少企業(yè)在應(yīng)用精益生產(chǎn)的實(shí)踐中存在著理解上的誤區(qū)，影響了精益理論在我國(guó)的廣泛推廣。
實(shí)踐中，部分企業(yè)僅僅將精益生產(chǎn)看作是企業(yè)改善的工具或手段，同時(shí)精益生產(chǎn)的應(yīng)用也被局限在企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，即在強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力下，對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)問(wèn)題的生產(chǎn)系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、設(shè)備布置等進(jìn)行改善。這種意識(shí)及應(yīng)用上的誤區(qū)，從根源上講是沒(méi)有把握精益生產(chǎn)的內(nèi)涵，這嚴(yán)重影響了精益理念在企業(yè)改善方面的應(yīng)用。
2 精益設(shè)計(jì)的提出
精益生產(chǎn)從本質(zhì)上講是一種理念、一種精神，它的精髓是消除浪費(fèi)、持續(xù)改善、追求卓越，所以它的應(yīng)用范圍不應(yīng)僅僅局限于企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)用精益生產(chǎn)進(jìn)行改善括動(dòng)，雖然也可以取得一定的改善效果，但這種改善所帶來(lái)的效果提升有限。進(jìn)一步說(shuō)，這種改善是在企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)出現(xiàn)浪費(fèi)問(wèn)題的情形下進(jìn)行的，所以不能從根本上消除浪費(fèi)發(fā)生的根源，只能起到“亡羊補(bǔ)牢”的效果。若想從源頭消除企業(yè)浪費(fèi)產(chǎn)生根源，應(yīng)將精益思想擴(kuò)展到企業(yè)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不僅影響著企業(yè)固定資產(chǎn)的投資，也與企業(yè)在投產(chǎn)運(yùn)行后能否適應(yīng)環(huán)境變化及戰(zhàn)略調(diào)整具有密切關(guān)系。從工廠設(shè)計(jì)階段開(kāi)始應(yīng)用精益理念，這樣可以起到“根治”浪費(fèi)的效果，所以本文提出精益設(shè)計(jì)的理念，希望企業(yè)在精益生產(chǎn)的應(yīng)用中擺脫誤區(qū)的束縛，將精益設(shè)計(jì)的理念應(yīng)用到企業(yè)管理的實(shí)踐中，進(jìn)而為提升我國(guó)企業(yè)的管理水平提供一個(gè)新的平臺(tái)。
精益設(shè)計(jì)就是將精益理念應(yīng)用到工廠的設(shè)計(jì)階段，從工廠的設(shè)計(jì)階段或者工廠運(yùn)行早期就盡可能杜絕企業(yè)將來(lái)運(yùn)作過(guò)程中可能發(fā)生浪費(fèi)的根源，避免帶有明顯缺陷的工廠設(shè)計(jì)方案被付諸實(shí)施。
可以說(shuō)實(shí)施精益設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)，一個(gè)沒(méi)有進(jìn)行精益設(shè)計(jì)的企業(yè)若想在后期取得顯著精益改善效果是相當(dāng)困難的；另外，從工廠設(shè)計(jì)階段或前期進(jìn)行消除浪費(fèi)的工作可以取得更加明顯的效果。即精益思想應(yīng)用的時(shí)間越早，實(shí)施改善活動(dòng)的柔性就越大，改善活動(dòng)成功的概率越大，系統(tǒng)所能得到的期望改善效果越顯著。
另一方面，早期導(dǎo)入精益設(shè)計(jì)的理念可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)院在工廠設(shè)計(jì)過(guò)程中的不足。當(dāng)前設(shè)計(jì)院對(duì)工廠的設(shè)計(jì)僅涉及到工廠布局、場(chǎng)地規(guī)劃、設(shè)備布置等粗線條的活動(dòng)，而對(duì)于設(shè)備加工能力匹配問(wèn)題、物流成本問(wèn)題、中間在制品問(wèn)題及設(shè)備的人員布置等問(wèn)題沒(méi)有給予足夠的考慮，設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行逐漸顯現(xiàn)，有些問(wèn)題會(huì)給企業(yè)造成巨額浪費(fèi)，精益設(shè)計(jì)的實(shí)施則可在相當(dāng)程度上彌補(bǔ)設(shè)計(jì)院對(duì)工廠設(shè)計(jì)工作的不足。
3 精益設(shè)計(jì)的框架及特點(diǎn)
3．1精益設(shè)計(jì)的概念架構(gòu)
精益設(shè)計(jì)的核心理念就是將消除浪費(fèi)、持續(xù)改善的觀念引入到工廠設(shè)計(jì)領(lǐng)域，打破人們對(duì)精益生產(chǎn)應(yīng)用范圍存在的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。通過(guò)精益理念與工廠設(shè)計(jì)的融合，借助先進(jìn)的管理理念、信息技術(shù)及優(yōu)化工具，可實(shí)現(xiàn)企業(yè)消除浪費(fèi)根源的目的，從而為企業(yè)實(shí)施精益生產(chǎn)、提升競(jìng)爭(zhēng)力奠定基礎(chǔ)。精益設(shè)計(jì)的概念框架如圖l所示。
圖1中，精益理念包括所有以消除浪費(fèi)、持續(xù)改善為目的的精益手法，如在確定企業(yè)規(guī)模時(shí)，要使企業(yè)規(guī)模在滿足企業(yè)當(dāng)前需要的同時(shí)，適應(yīng)環(huán)境的變化及企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃的需要；在布置生產(chǎn)線時(shí)，要體現(xiàn)物流流動(dòng)的一個(gè)流及同期化，員工的多工程化及多能工化等特征，充分考慮U型生產(chǎn)線及成組技術(shù)；人員配備方面要由傳統(tǒng)的“定員制”生產(chǎn)向“少人化”方向發(fā)展；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)體現(xiàn)精益思想的物流系統(tǒng)，將物流服務(wù)過(guò)程中的浪費(fèi)和延遲降至最低程度，等等。
圖1 精益設(shè)計(jì)概念構(gòu)架
工廠設(shè)計(jì)是指要充分利用傳統(tǒng)工廠設(shè)計(jì)人員的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，與之進(jìn)行密切溝通與信息交流，汲取當(dāng)前工廠設(shè)計(jì)中的精華。實(shí)現(xiàn)精益思想與工廠設(shè)計(jì)的結(jié)合離不開(kāi)先進(jìn)的管理理念、優(yōu)化工具及信息技術(shù)的輔助。設(shè)計(jì)開(kāi)始階段要成立工廠設(shè)計(jì)聯(lián)合小組，成員包括具備精益思想的知識(shí)人員、企業(yè)內(nèi)部管理人員、工廠設(shè)計(jì)人員等，聯(lián)合小組成員實(shí)行團(tuán)隊(duì)式的合作，綜合運(yùn)用系統(tǒng)工程、并行工程的管理理念；設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)過(guò)程中需要借助各種科學(xué)優(yōu)化工具實(shí)現(xiàn)方案的調(diào)整優(yōu)化；設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用仿真技術(shù)可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的可視化，同時(shí)通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整可以較方便地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選。
3．2工廠精益設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
工廠精益設(shè)計(jì)足激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，企業(yè)為更好、更快地響應(yīng)顧客多樣需求的必然選擇，信息技術(shù)的發(fā)展、各種先進(jìn)管理理念的出現(xiàn)等等都為工廠精益設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。作為先進(jìn)的管理理念，工廠精益設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，見(jiàn)表1所示。
表1 精益設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
4 仿真工具在工廠精益設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
傳統(tǒng)上工廠設(shè)計(jì)的理論方法可以分為定性方法與定量方法兩類。其中定性方法主要有繆賽提出的系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)(SLP)方法、Reed的工廠布置方法；定量化方法主要有作業(yè)單位兩兩交換法、CRAFT法、圖論法、混合整數(shù)規(guī)劃(Mixed Integer Programming，MIP)等。目前也有學(xué)者將智能化算法，如模擬退火、遺傳算法應(yīng)用到工廠設(shè)計(jì)當(dāng)中。這些方法都從某種程度上為決策者進(jìn)行科學(xué)的工廠設(shè)計(jì)、快速地選擇設(shè)計(jì)方案起到了積極的作用，但這些方法也都有一定的不足，如當(dāng)部門較多、部門形狀非矩陣形等情況下難以得到理想解。
實(shí)踐中，設(shè)計(jì)院在進(jìn)行工廠方案設(shè)計(jì)時(shí)多采用專家意見(jiàn)法，設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要依據(jù)是設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)。這種方法主觀性強(qiáng)，且靜態(tài)的設(shè)計(jì)模式難以反映各部分之間的相互關(guān)系，同時(shí)設(shè)計(jì)方案的實(shí)際運(yùn)行狀況難以顯示，不能適應(yīng)環(huán)境變化及企業(yè)戰(zhàn)略調(diào)整的需要。
目前仿真技術(shù)憑借其在智能化、可視化等方面的明顯優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，將仿真技術(shù)應(yīng)用到工廠的精益設(shè)計(jì)當(dāng)中，不僅可以解決部門多、工藝復(fù)雜的設(shè)計(jì)問(wèn)題，同時(shí)它還可以使工廠設(shè)計(jì)具有柔性”’，更好地在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、消除浪費(fèi)。具體講，仿真技術(shù)應(yīng)用在工廠設(shè)計(jì)中具有以下優(yōu)勢(shì)‘：
(1)直觀、可視。通過(guò)一個(gè)三維的、直觀的、可交互的仿真模型，使決策者清晰地了解各工廠設(shè)計(jì)方案的運(yùn)行情況，為科學(xué)決策提供信服的依據(jù)。
(2)能處理復(fù)雜的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)參數(shù)的調(diào)整、實(shí)體的改變，可以較理想地處理部門較多、工藝復(fù)雜的設(shè)計(jì)方案。
(3)良好的柔性。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)諸如產(chǎn)品調(diào)整、訂單變更、機(jī)器故障等各種動(dòng)態(tài)的、難以預(yù)測(cè)的狀態(tài)進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)各種例外情況下對(duì)設(shè)計(jì)方案的分析與評(píng)價(jià)。
(4)較強(qiáng)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)功能。仿真技術(shù)可以提供各關(guān)鍵指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、圖表，為設(shè)計(jì)者進(jìn)一步分析原有企業(yè)或設(shè)計(jì)模型存在的問(wèn)題提供了便利。
(5)合理的時(shí)間消耗。通過(guò)實(shí)體參數(shù)調(diào)整及仿真速度控制，可以在較短的時(shí)間內(nèi)模擬工廠一個(gè)季度、一年及更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行情況，可以分析企業(yè)近期及中期的經(jīng)營(yíng)狀況，為工廠設(shè)計(jì)者節(jié)約大量時(shí)間及資本投入。
5 結(jié)論
企業(yè)在導(dǎo)入及應(yīng)用精益生產(chǎn)的過(guò)程中，應(yīng)牢牢把握精益思想的內(nèi)涵。精益工廠設(shè)計(jì)的提出及應(yīng)用可以打破人們?cè)趹?yīng)用精益生產(chǎn)的實(shí)踐中存在的種種誤區(qū)，同時(shí)為企業(yè)進(jìn)行改善活動(dòng)提供了一個(gè)新的角度。從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開(kāi)始應(yīng)用精益思想消除浪費(fèi)環(huán)節(jié)，能夠在相對(duì)可控的前提下避免浪費(fèi)的發(fā)生，并提高設(shè)計(jì)方案對(duì)環(huán)境變化及戰(zhàn)略調(diào)整的適應(yīng)能力，進(jìn)而提升改善活動(dòng)的成功率，改善成效也會(huì)顯著提升。精益設(shè)計(jì)在實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用，定能為我國(guó)企業(yè)提升績(jī)效、消除浪費(fèi)提供一個(gè)理想的平臺(tái)。